Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Приклади розв’язування задач. Приклад 1. Розрахувати розчинність CaSO4 у воді, в розчині KNO3 з молярною концентрацією калій нітрату 0,01моль/дм3 і в розчині Mg(NO3)2 з молярною




Приклад 1. Розрахувати розчинність CaSO4 у воді, в розчині KNO3 з молярною концентрацією калій нітрату 0,01 моль/дм 3 і в розчині Mg(NO3)2 з молярною концентрацією магній нітрату 0,01 моль/дм 3.

Дано:

c (KNO3) = 0,01 моль/дм 3 ДP (CaSO4) =2,37∙10–5

c (Mg(NO3)2) = 0,01 моль/дм 3

S (CaSO4) –?

Розв’язування

Позначимо розчинність CaSO4 у воді через х. Так як CaSO4 при розчиненні дає по одному йону Ca2+ і ,то

[Ca2+] = [ ] = [CaSO4] = x

ДР(CaSO4) = [Ca2+]·[ ] = x · x = 2,37∙10–5

x 2= 2,37·10–5; x = = 4,868·10–3 моль/дм 3

Знайдемо розчинність CaSO4 у розчині KNO3 з молярною концентрацією речовини 0,01 моль/дм 3. Йонна сила розчину буде визначатися концентрацією і зарядами всіх присутніх у розчині йонів:

μ = ½([K+]·12 + [ ]·12 + [Ca2+]·22 + [ ]·22) = ½(0,01·12 +
+ 0,01·12 + 0,004868·22 + 0,004868·22) = ½(0,01 + 0,01 + 0,0195 +
+ 0,0195) = 0,0295

Так як у таблиці немає йонної сили розчину, що дорівнює 0,0295, то величину коефіцієнтів активності = знаходять методом інтерполяції:

= = 0,55–0,018 = 0,532 або приблизно 0,53

ДР (CaSO4) = [Ca2+]·[ ]∙ = xx ∙0,532 = 2,37∙10–5

x 2∙0,532 = 2,37∙10–5

x = = 9,2∙10–3 моль/дм 3

Знайдемо розчинність СaSO4 у розчині Mg(NO3)2 з молярною концентрацією речовини 0,01 моль/дм 3.

У цьому випадку йонна сила розчину становить:

μ = ½([Mg2+]∙22 + 2[ ]·12 + [Ca2+]·22 + [ ]·22) =

= ½(0,01·4 + 2·0,01 + 0,004868·4 + 0,004868·4) = 0,0495 ≈ 0,05

Отже, = = 0,45.

ДР (CaSO4) = [Ca2+]∙[ ]∙ = xx ∙0,452 = 2,37∙10–5

x 2∙0,452 = 2,37∙10–5

x = = 1,082∙10–2 моль/дм 3

З цих розрахунків випливає, що розчинність кальцій сульфату в розчинні калій нітрату (с =0,01 моль/дм 3) приблизно в 1,9 рази більша від розчинності у чистій воді, а розчинність CaSO4 у розчині Mg(NO3)2 (с =0,01 моль/дм 3) приблизно в 2,2 рази більша, ніж у чистій воді.

 

Приклад 2. Обчислити інтервал значень p H розчину для кількісного розділення йонів Fe3+ і Mg2+ шляхом осадження їх у формі гідроксидів.

Розв’язування

Спочатку розраховується значення p H розчину, при якому буде досягнута повнота посадження йонів Fe3+ у вигляді Fe(OH)3. Критерієм повноти осадження буде [Fe3+ ]£1,0∙10–6 моль/дм 3.

Виходячи з добутку розчинності

ДР (Fe(OH)3) = [Fe3+]∙[OH]3 = 6,3∙10–38,

знаходять концентрацію йонів ОН, при якій буде досягнута повнота осадження йонів Fe3+:

моль/дм 3

Звідси

моль/дм 3

рH = –lg[H+] = –lg(2,5∙10–4) = 3,6

Отже, для повноти осадження йонів Fe3+ у формі Fe(OH)3 необхідно підтримувати в розчинні p H 3,6.

Йони Mg2+, будуть залишатися в розчинні до тих пір, доки не буде досягнуто добуток розчинності Mg(OH)2, тобто умовою збереження йонів Mg2+ у розчинні буде

[Mg2+]∙[OH]2 < ДР (Mg(OH)2); ДР(Mg(OH)2) = 6,0∙10–10

Звідси

[OH £ моль/дм 3

Якщо у вихідному розчині [Mg2+]=0,1 моль/дм 3, то умовою невипадіння в осад Mg(OH)2 буде

[OH моль/дм 3; [OH]£7,8∙10–5 моль/дм 3,

а якщо [Mg2+]=1,0∙10–2 моль/дм 3, то

[OH моль/дм 3; [OH]£2,5∙10–4 моль/дм 3,

Якщо концентрація йонів Mg2+ у вихідному розчині становить 0,1 моль/дм 3, то для збереження цих йонів у розчині [OH]£7,8∙10–5 моль/дм 3, що відповідає

[H+]= =1,3·10–10 моль/дм 3, або p H£9,9.

Таким чином, якщо у розчині буде підтримуватися значення p H не менше, ніж 3,6 і не більше, ніж 9,9, то Fe3+ повністю буде в осаді у вигляді Fe(OH)3, а йони Mg2+ повністю залишаться в розчині. Цю умову можна записати у вигляді формули:

3,6£ p H£9,9.

Приклад 3. Який обєм розчину аргентум нітрату з масовою часткою AgNO3 2% необхідно взяти для осадження йонів Cl із наважки CaCl2∙6H2O масою 0,4382 г?

Дано:

m (CaCl2∙6H2O) = 0,4382 г

w (AgNO3) = 2%

V (AgNO3(p)) –?

Розвязування

Обчислення виконуються наближено, тому числа, які беруться для розрахунків, слід округлити.

Визначається маса аргентум нітрату, необхідна для осадження йонів Cl:

Далі визначається обєм розчину AgNO3 (w (AgNO3)=2%), у якому міститься розрахована маса AgNO3. Густину розчину можна прийняти за одиницю.

 

Приклад 4. Обчислити втрату маси і відносну похибку за рахунок розчинності осаду CaC2O4·H2O, якщо до 20 см 3 розчину CaCl2 з молярною концентрацією речовини CaCl2 0,1 моль/дм 3 додали 30 см 3 розчину (NH4)2C2O4 з молярною концентрацією речовини амоній оксалату 0,1 моль/дм 3.

Дано:

V (CaCl2(p)) = 20 см 3 ДР (СаС2О4) = 2,3∙10–9

с (CaCl2) = 0,1 моль/дм 3 М (СаС2О4∙Н2О) = 146,12 г/моль

V ((NH4)2C2O4(p)) = 30 см 3

с ((NH4)2C2O4) = 0,1 моль/дм 3

m (CaC2O4·H2O) –?

η –?

Розв’язування

Після зливання розчинів кальцій хлориду і амоній оксалату обєм утвореного розчину становить: 20 см 3+30 см 3=50 см 3. Надлишок розчину осаджувача складає 10 см 3. Концентрація оксалат-іонів у отриманому розчині дорівнює:

= 0,02 моль/дм 3

Позначимо через х розчинність СаС2О4∙Н2О. Тоді [Са2+]= х моль/дм3, [ ]=(0,02+ х) моль/дм 3. Виходячи із значення ДР (СаС2О4),

[Са2+]·[ ] = х ∙(0,02+ х) = 2,3∙10–9

Так як х « 0,02, то (0,02+ х) ≈ 0,02. Отже, х ∙0,02 = 2,3∙10–9. Звідси:

= 1,15∙10–7 моль/дм 3

Розчинність СаС2О4 дорівнює 1,15∙10–7 моль/дм 3. Втрати через розчинність кальцій оксалату у розчині обємом 50 см 3 становитимуть:

= 8,4∙10–7 г.

Маса осаду СаС2О4∙Н2О, отриманого при зливанні розчинів кальцій хлориду і амоній оксалату становить:

= 0,4383 г.

Тоді η = = 1,9·10–4%.

 

Приклад 5. Обчислити масову частку втрат магній гідроксиду за рахунок розчинності осаду Mg(OH)2 масою 0,2 г при промиванні водою обємом 250 см 3. Визначити концентрацію амоніаку у промивній рідині, щоб втрати при промиванні осаду таким же обємом склали не більше 0,1%.

Дано:

m (Mg(OH)2) = 0,2 г ДР (Mg(OH)2) = 6,0·10–10

V (H2O) = 250 см 3 M (Mg(OH)2) = 58,32 г/моль

V (NH3(р)) = 250 см 3 Kд (NH3·H2O) = 1,76·10–5

w (Mg(OH)2) –?

с (NH3(p)) –?

Розвязування

Виходячи з добутку розчинності Mg(OH)2 визначають концентрацію йонів Mg2+ і рівну їй концентрацію Mg(OH)2 у водному насиченому розчині.

ДР (Mg(OH)2) = [Mg2+]·[OH]2 = 6,0∙10–10.

Позначимо через х моль/дм 3 розчинність Mg(OH)2. Тоді [Mg2+] = х моль/дм 3, а [OH] = 2 х моль/дм 3. Підставляючи ці значення у формулу добутку розчинності Mg(OH)2, маємо:

х ·(2 х)2 = 6,0·10–10; 4 х 3 = 6,0·10–10; х 3 = ;

х = = 5,31·10–4 моль/дм 3.

Отже, втрати при промиванні осаду Mg(OH)2 водою за рахунок розчинності будуть складати:

= 7,74·10–3 г Mg(OH)2,

або = 3,87%.

Якщо промивати осад Mg(OH)2 розчином амоніаку, розчинність магній гідроксиду знижується внаслідок введення однойменних з осадом йонів ОН. Знаючи, що втрати Mg(OH)2 при промиванні цією промивною рідиною не повинні перевищувати 0,1%, знаходимо розчинність Mg(OH)2 в моль/дм 3:

= 1,37·10–5 моль/дм 3.

Отже, [Mg2+] = 1,37·10–5 моль/дм 3.

Використовуючи значення добутку розчинності Mg(OH)2, визначаємо рівноважну концентрацію ОН-іонів:

6,0·10–10 = [Mg2+]·[OH]2 = 1,37·10–5·[OH]2

На основі константи дисоціації NH3·H2O

розраховуємо концентрацію NH3 у розчині, у якому [OH] =

6,62·10–3 моль/дм 3. Так як у водному розчині амоніаку [ ]=[OH], то з константи дисоціації виходить:

 

Приклад 6. Після відповідної обробки мінералу, що містить Сульфур, взятого масою 2,6248 г було отримано 0,3248 г BaSO4. Розрахувати масову частку Сульфуру у досліджуваному мінералі.

Дано:

m (мінералу) = 2,6248г M (S) = 32,06 г/моль

m (BaSO4) = 0,3248г M (BaSO4) = 233,39 г/моль

w (S) –?

Розвязування

Фактор перерахунку (гравіметричний множник):

.

Тоді:

Масова частка Сульфуру у досліджуваному мінералі складає 1,7%.

 

§ 32. Запитання для самоперевірки

1. Які вимоги ставляться до осаджуваної форми у гравімет­ричному аналізі?

2. Які вимоги ставляться до гравіметричної форми?

3. Як впливають на повноту осадження BaSO4 температура розчину, концентрація і об’єм розчину осаджувача, наявність сторонніх електролітів?

4. Які йони будуть адсорбуватися на поверхні осаду на початку осадження BaCl2 розчином Na2SO4 і Na2SO4 розчином BaCl2?

5. Які йони будуть адсорбуватися на поверхні осаду при додаванні надлишку осаджувача після осадження BaCl2 розчином Na2SO4 і Na2SO4 розчином BaCl2?

6. Яку сіль – Ba(NО3)2, BaBr2, BaCl2 чи Ba(ClO4)2 – доцільно використати як осаджувач для отримання найбільш чистого осаду BaSO4?

7. Яку сполуку – K2C2O4, Na2C2O4, H2C2O4 чи (NH4)2C2O4 – доцільно використати як осаджувач для осадження йонів Ca2+?

8. У якому випадку втрати при промиванні осаду Fe(OH)3 будуть найменшими: а) при промиванні осаду водою; б) розчином NH4NO3; в) розчином NH4NO3 з NH3?

9. Яка сполука найбільш придатна як гравіметрична форма для кількісного визначення Ca2+, Sr2+, Ni2+, Zn2+, Cu2+?

10. Як зв’язано відносне пересичення розчину з числом центрів кристалізації, швидкістю кристалізації, розміром кристалів?

11. Які процеси відбуваються при дозріванні кристалічних осадів?

12. Чому осадження барій сульфату проводиться з розведених розчинів, у кислому середовищі, при нагріванні розчинів, у присутності солей амонію?

13. Які фізико-хімічні процеси у розчині призводять до співосадження?

14. Які аналітичні заходи застосовуються для зменшення адсорбції і оклюзії при отриманні кристалічних осадів?

15. Які умови осадження аморфних осадів? Чому їх осадження проводять з концентрованих розчинів?





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-01-29; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1276 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Чтобы получился студенческий борщ, его нужно варить также как и домашний, только без мяса и развести водой 1:10 © Неизвестно
==> читать все изречения...

2436 - | 2323 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.01 с.